package com.practice.niuke.new_direct_basics.class02;

import java.util.Arrays;

/**
 * 快速排序
 */
public class Code06_QuickSort {

	// 不改进的快速排序(伪代码)
	public static int quick_1_0(int[] arr, int L, int R){
		return process(arr, 0, arr.length-1);
	}

	// (1) arr[L...R] 范围上，根据arr[R]来做划分值，进行partition，
	// 将arr[L...R-1]划分成<=arr[R]的左区域和>arr[R]的右区域。
	// (2) 将arr[R]与>arr[R]的右区域的第一个数进行交换，
	// 此时 arr[L...R] 变为 arr[<=arr[R]的区域, arr[R], >arr[R]的区域]
	// (3) 分别递归的对上述arr[L...R]中 <=arr[R]的区域 和 >arr[R]的区域 进行(1)和（2）的partition操作。
	// 举例：
	// arr = [...4 5 7 1 0 6 5...]
	// index: ...3 4 5 6 7 8 9...
	//           L           R
	// 以arr[9]也就是最后一个5做换分值
	// 先调整成:
	// arr = [...4 5 0 1 7 6 5...]
	// 将arr[R]与>arr[R]的右区域的第一个数进行交换:
	// arr = [...4 5 0 1 5 6 7...]
	// index: ...3 4 5 6 7 8 9...
	// 再在如下范围分别进行上述partition过程
	// arr = [...4 5 0 1 5 6 7...]
	// index: ...3 4 5 6 7 8 9...
	//           L     R   L R
	public static int process(int[] arr, int L, int R){
		// 以arr[R]做划分值， code略
		// 假设最后arr[R]来到了index位置。
		// process(arr , L, index-1);
		// process(arr, index+1, R);
		return -1;
	}

	public static void quickSort(int[] arr) {
		if (arr == null || arr.length < 2) {
			return;
		}
		quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
	}

	// 随机快速排序（改进的快速排序）
	// arr[l..r]排好序
	public static void quickSort(int[] arr, int L, int R) {
		if (L < R) {
			// L + (int) (Math.random() * (R - L + 1))表示arr[L...R]范围内，等概率随机选择一个值
            swap(arr, L + (int) (Math.random() * (R - L + 1)), R);
			int[] p = partition(arr, L, R);
			// < 区
			quickSort(arr, L, p[0] - 1);
			// > 区
			quickSort(arr, p[1] + 1, R);
		}
	}

	// 这是一个处理arr[l..r]的函数
	// 默认以arr[r]做划分，arr[r] -> f     <f   ==f   >f
	// 返回等于区域(左边界，右边界), 所以返回一个长度为2的数组res, res[0] res[1]
	public static int[] partition(int[] arr, int L, int R) {
		int less = L - 1; // <区右边界
		int more = R; // >区左边界
		while (L < more) { // L表示当前数的位置   arr[R]  ->  划分值
			if (arr[L] < arr[R]) { // 当前数   <  划分值
				swap(arr, ++less, L++);
			} else if (arr[L] > arr[R]) { // 当前数   >  划分值
				swap(arr, --more, L);
			} else {
				L++;
			}
		}
		swap(arr, more, R);
		return new int[] { less + 1, more };
	}

	public static void swap(int[] arr, int i, int j) {
		int tmp = arr[i];
		arr[i] = arr[j];
		arr[j] = tmp;
	}

	// for test
	public static void comparator(int[] arr) {
		Arrays.sort(arr);
	}

	// for test
	public static int[] generateRandomArray(int maxSize, int maxValue) {
		int[] arr = new int[(int) ((maxSize + 1) * Math.random())];
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) (maxValue * Math.random());
		}
		return arr;
	}

	// for test
	public static int[] copyArray(int[] arr) {
		if (arr == null) {
			return null;
		}
		int[] res = new int[arr.length];
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			res[i] = arr[i];
		}
		return res;
	}

	// for test
	public static boolean isEqual(int[] arr1, int[] arr2) {
		if ((arr1 == null && arr2 != null) || (arr1 != null && arr2 == null)) {
			return false;
		}
		if (arr1 == null && arr2 == null) {
			return true;
		}
		if (arr1.length != arr2.length) {
			return false;
		}
		for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
			if (arr1[i] != arr2[i]) {
				return false;
			}
		}
		return true;
	}

	// for test
	public static void printArray(int[] arr) {
		if (arr == null) {
			return;
		}
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.print(arr[i] + " ");
		}
		System.out.println();
	}

	// for test
	public static void main(String[] args) {
		int testTime = 500000;
		int maxSize = 100;
		int maxValue = 100;
		boolean succeed = true;
		for (int i = 0; i < testTime; i++) {
			int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
			int[] arr2 = copyArray(arr1);
			quickSort(arr1);
			comparator(arr2);
			if (!isEqual(arr1, arr2)) {
				succeed = false;
				printArray(arr1);
				printArray(arr2);
				break;
			}
		}
		System.out.println(succeed ? "Nice!" : "Fucking fucked!");

		int[] arr = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
		printArray(arr);
		quickSort(arr);
		printArray(arr);
	}

}
